Challenges In the Study of Extinct Microbiomes

20 Pages·2011·0.77 MB·English

Challenges In the Study of Extinct Microbiomes [email protected]
Challenges in the
Study of Extinct Microbiomes
Raul Y. Tito
Alexandra Obregon-Tito
Paul Spicer
Cecil M. Lewis*
Department of Anthropology
*Director, Molecular Anthropology Laboratories
University of Oklahoma
NHGRI/NIH R01 HG005172-01
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Human Microbiomes
Consider that nearly all human microbiome 
research has used clinical samples from 
cosmopolitan communities
‐ Antibiotic and aseptic practices 
‐ Diet and the modern global economy
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Human Microbiomes
Our study aims to understand 
how humans and their 
associated microorganisms have 
evolved by studying non‐
cosmopolitan communities:
‐ Ancient communities
‐ Remote communities
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Human Microbiomes
Our study aims to understand 
how humans and their 
associated microorganisms have 
evolved by studying non‐
cosmopolitan communities:
‐ Ancient communities
‐ Remote communities
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Samples
Coprolites: Ancient Feces
“Fossilized Animal Dung”
Cannot use true fossils
Examples Photo by Glenna Williams-Dean
‐Cave deposits
‐“Midden” (domestic waist)
‐Extracted from mummies
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Ancient DNA =
Low Quantity & Quality
Degrades to roughly 200bp quickly
Ideal preservation: cold and dry
Contamination:
2005 PLoS Biol 3(2): e56.
‐Depositional environment
‐Sample handling and exposure
‐Relatively small PCRs
(typically less than 200bp)
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Ancient DNA =
Low Quantity & Quality
Clean Room Procedures
‐Positive pressure
‐Class 10,000, HEPA filtration
‐UVC lighting
‐Sterile disposable gowns, gloves, 
2005 PLoS Biol 3(2): e56.
masks, & caps
‐Bleach regularly
Contamination test: 9bp deletion (16 wells, human mitochondrial target, less than 100bp)
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Ancient DNA =
Low Quantity & Quality
Within Ancient DNA Clean Room
‐Sample preparation
‐DNA extraction (with controls)
‐PCR preparation (with controls)
‐Library formation (with identifiers) 2005 PLoS Biol 3(2): e56.
Amplification performed in “modern” DNA lab
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Coprolites and Contamination
Removing Modern Contaminants
‐Sample clump
‐Outer surface removed
‐Remaining clump is immersed in 
100% bleach for 7 minutes
2005 PLoS Biol 3(2): e56.
Procedure found to be effective
‐eg. Human haplogroup 
determination for samples
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Ancient Microbiomes
2008 PLoS ONE 3(11): e3703.
Phylotype and Metabolic Potential
‐El Zape, Mexico (~1300 year ago)
‐Relatively consistent with modern gut
‐Extinct gut microbiomes can be retrieved